Cromatografele și utilizarea lor în industria energetică

Aparatul pentru separarea cromatografică și analiza amestecurilor de substanțe se numește cromatograf... Cromatograful este format din: un sistem de introducere a probei, o coloană cromatografică, un detector, un sistem de înregistrare și termostatic și dispozitive de recepție a componentelor separate. Cromatografele sunt lichide și gazoase, în funcție de starea agregată a fazei mobile. Cel mai des se folosește cromatografia de dezvoltare.

Cromatograful funcționează după cum urmează. Gazul purtător este alimentat continuu din balon către coloana cromatografică prin regulatori de presiune și debit cu viteză variabilă sau constantă. Coloana este plasată într-un termostat și umplută cu sorbant. Temperatura este menținută constantă și este în intervalul de până la 500 °C.

Probele lichide și gazoase sunt injectate cu o seringă. Coloana separă amestecul multicomponent în mai multe amestecuri binare care includ atât purtătorul, cât și unul dintre componentele analizate. În funcție de gradul în care componentele amestecurilor binare sunt absorbite, amestecurile intră în detector într-o anumită ordine.Pe baza rezultatului detectării, se înregistrează modificarea concentrației componentelor de ieșire. Procesele care au loc în detector sunt convertite într-un semnal electric, apoi înregistrate sub forma unei cromatograme.

În ultimii zece ani, s-a răspândit pe scară largă în industria energetică. analiza cromatografică a uleiului de transformator, arătând rezultate bune în diagnosticarea transformatoarelor, ajutând la identificarea gazelor dizolvate în ulei și la determinarea prezenței defectelor în transformator.

Electricianul ia doar o mostră ulei de transformator, îl livrează laboratorului, unde angajatul serviciului chimic efectuează o analiză cromatografică, după care rămâne să tragă concluziile corecte din rezultatele obținute și să decidă dacă mai folosește transformatorul sau dacă are nevoie de reparație sau înlocuire.

În funcție de metoda de degazare a uleiului de transformator, există mai multe moduri de a preleva o probă. În continuare, să ne uităm la două dintre cele mai populare metode.

Dacă degazarea se realizează prin vid, proba este prelevată în seringi de sticlă sigilate de 5 sau 10 ml. Se verifică etanșeitatea seringii după cum urmează: trageți pistonul până la capăt, introduceți capătul acului în dop, împingeți pistonul, aducându-l la mijlocul seringii, apoi scufundați dopul cu acul înfipt în el, împreună cu seringa cu pistonul pe jumătate apăsat, sub apă. Dacă nu există bule de aer, seringa este strânsă.

Transformatorul are o conductă de derivație pentru prelevarea de probe de ulei.Se curăță conducta de ramificație, se scurge o anumită cantitate de ulei stagnant din ea, se spală cu ulei seringa și dispozitivul de extracție a uleiului, apoi se prelevează o probă. Operația de eșantionare se efectuează în următoarea secvență. Un tee 5 cu un dop 7 este conectat la conducta de derivație 1 folosind conducta 2, iar conducta 3 este conectată la un robinet 4.

Se deschide supapa transformatorului, apoi se deschide robinetul 4, se scurg până la 2 litri de ulei de transformator prin ea și apoi se închide. Acul seringii 6 este introdus prin dopul 7 al tee-ului 5 și seringa este umplută cu ulei. Deschideți puțin supapa 4, stoarceți uleiul din seringă - aceasta este spălarea seringii, această procedură se repetă de 2 ori. Apoi luați o probă de ulei într-o seringă, scoateți-o din dop și lipiți-o într-un dop pregătit.

Închideți robinetul transformatorului, scoateți sistemul de extracție a uleiului. Seringa este marcată indicând data, numele angajatului care a prelevat proba, numele locului, marcarea transformatorului, locul unde se preia uleiul (rezervor, admisie), după care se pune seringa în un recipient special, care este trimis în laborator. Adesea, marcarea se face în formă prescurtată, iar decodificarea este înregistrată în jurnal.

Dacă este planificată separarea parțială a gazelor dizolvate, proba este prelevată într-un colector special de ulei. Precizia va fi mai mare, dar va fi necesar un volum mai mare de ulei, de până la trei litri. Pistonul 1 se scufundă inițial în fund, bula 2, echipată cu un senzor de temperatură 3, cu supapa 4 închisă, este înșurubat în orificiul 5, în timp ce supapa 6 este închisă. Buşonul 8 închide orificiul 7 din partea inferioară a baii de ulei.Proba se prelevează din duza 9, închisă cu un dop conectat la paletul transformatorului. Scurgeți 2 litri de ulei.

De conducta de ramificație este atașată o țeavă cu piuliță de îmbinare 10. Îmbinarea cu piulița este îndreptată în sus, ceea ce permite scurgerea uleiului puțin câte puțin, nu mai mult de 1 ml pe secundă. Bula 2 iese și tija 11 este apăsată împotriva pistonului 1 prin deschiderea 7, ridicându-l în sus. Rotind colectorul de ulei, piulița 10 se înșurubează pe orificiul 5 până când uleiul nu mai curge.

Separatorul de ulei este umplut cu ulei de transformator la o rată de jumătate de litru pe minut. Când mânerul 12 al pistonului 1 apare în orificiul 7, dopul 8 este instalat la locul său, la orificiul 7. Alimentarea cu ulei este întreruptă, furtunul nu este deconectat, colectorul de ulei este răsturnat, fitingul 10. este deconectat, se asigură că uleiul ajunge la duza 5, bula 2 este înșurubată, supapa 4 trebuie închisă. Colectorul de ulei este trimis la laborator pentru analize cromatografice.

Probele sunt păstrate până la analiză timp de cel mult o zi. Analiza de laborator permite obținerea de rezultate care arată o abatere a conținutului de gaze dizolvate de la normă, în legătură cu care serviciul electrotehnic decide asupra soartei viitoare a transformatorului.

Analiza cromatografică vă permite să determinați conținutul în uleiul dizolvat: dioxid de carbon, hidrogen, monoxid de carbon, precum și metan, etan, acetilenă și etilenă, azot și oxigen. Prezența etilenei, acetilenei și dioxidului de carbon este cel mai adesea analizată. Cu cât cantitatea de gaze analizate este mai mică, cu atât este mai puțină varietatea defecțiunilor incipiente.

În prezent, datorită analizei cromatografice, este posibil să se identifice două grupuri de defecțiuni ale transformatorului:

• Defecte de izolație (descărcări în izolația hârtie-ulei, supraîncălzirea izolației solide);

• Defecte ale pieselor sub tensiune (supraîncălzirea metalului, scurgeri în ulei).

Defectele primului grup sunt însoțite de eliberarea de monoxid de carbon și dioxid de carbon. Concentrația de dioxid de carbon servește ca criteriu pentru starea transformatoarelor cu respirație deschisă și protecția cu azot a uleiului de transformator. Au fost determinate valori critice ale concentrației, care permit evaluarea defectelor periculoase ale primului grup; sunt mese speciale.

Defectele celui de-al doilea grup sunt caracterizate prin formarea de acetilenă și etilenă în ulei și hidrogen și metan ca gaze însoțitoare.

Defectele primului grup, asociate cu deteriorarea izolației înfășurărilor, reprezintă cel mai mare pericol. Chiar și cu un ușor efect mecanic asupra locului defectului, un arc poate fi deja format. Astfel de transformatoare au nevoie în primul rând de reparații.

Dar dioxidul de carbon poate fi generat din alte motive care nu sunt legate de defectarea bobinelor, de exemplu, cauzele pot fi îmbătrânirea uleiului sau supraîncărcările frecvente și supraîncălzirea asociate cu o defecțiune a sistemului de răcire.Există cazuri când carbonul dioxidul este introdus în mod eronat în sistemul de răcire în loc de azot, de aceea este important să luați în considerare analiza chimică și datele testelor electrice înainte de a trage concluzii. Puteți compara datele analizei cromatografice ale unui transformator similar care funcționează în condiții similare.

În timpul diagnosticării, locația izolației va fi de culoare maro închis și se va evidenția în mod clar pe fundalul general al întregii izolații. Posibile urme de scurgere pe izolație sub formă de lăstari ramificați.

Defecțiunile la conexiunile sub tensiune situate în apropierea izolației solide sunt cele mai periculoase. O creștere a concentrației de dioxid de carbon arată că izolația solidă este afectată, cu atât mai mult când se compară datele analitice pentru un transformator similar. Măsurați rezistența înfășurărilor, determinați defecțiunea. Transformatoarele cu aceste defecte, precum și cu defecte din primul grup, trebuie reparate în primul rând.

În cazul în care acetilena și etilena sunt depășite la o concentrație normală de dioxid de carbon, are loc supraîncălzirea circuitului magnetic sau a unor părți ale structurii. Un astfel de transformator necesită o revizie în următoarele șase luni. Este important să luați în considerare și alte cauze, de exemplu legate de o defecțiune a sistemului de răcire.

În timpul lucrărilor de reparație a transformatoarelor cu deteriorări identificate din al doilea grup, aceștia găsesc produse solide și vâscoase de descompunere a uleiului la locurile de deteriorare, au o culoare neagră. Când transformatorul este repornit după reparație, o analiză rapidă, în prima lună după reparație, va arăta cel mai probabil prezența gazelor detectate anterior, dar concentrația acestora va fi mult mai mică; concentrația de dioxid de carbon nu va crește. Dacă concentrația începe să crească, defectul rămâne.

Transformatoarele cu protecție cu peliculă de ulei și alte transformatoare pentru care analiza nu confirmă deteriorarea suspectată a izolației solide vor fi supuse analizei cromatografice avansate de gaze dizolvate.

Deteriorarea izolației solide însoțită de descărcări frecvente este cel mai periculos tip de daune. Dacă două sau mai multe rapoarte de concentrație a gazului indică acest lucru, funcționarea ulterioară a transformatorului este riscantă și este permisă numai cu permisiunea producătorului, iar defectul nu trebuie să afecteze izolația solidă.

Analiza cromatografică se repetă la fiecare două săptămâni, iar dacă în trei luni raportul concentrațiilor de gaz dizolvat nu se modifică, atunci izolația rigidă nu este afectată.

Viteza de modificare a concentrației gazului indică, de asemenea, defecte. Cu descărcări frecvente în ulei, acetilena își crește concentrația cu 0,004-0,01% pe lună sau mai mult și cu 0,02-0,03% pe lună - cu descărcări frecvente în izolația solidă. La supraîncălzire, rata de creștere a concentrației de acetilenă și metan scade, în acest caz este necesară degazarea uleiului și apoi analizarea acestuia o dată la șase luni.

Conform reglementărilor, analiza cromatografică a uleiului de transformator trebuie efectuată o dată la șase luni, iar transformatoarele de 750 kV trebuie analizate la două săptămâni de la punere în funcțiune.

Testarea în laborator a uleiului de transformator pentru analiză chimică cromatografică

Diagnosticarea eficientă a uleiului de transformator prin analiză cromatografică permite astăzi reducerea volumului de lucru la întreținerea costisitoare a transformatoarelor în multe sisteme de alimentare.Nu mai este necesar să deconectați rețelele pentru a măsura caracteristicile de izolare, este suficient doar să luați o probă de ulei de transformator.

Deci, analiza cromatografică a uleiului de transformator de astăzi este o metodă indispensabilă pentru monitorizarea defectelor transformatorului în cel mai timpuriu stadiu al apariției lor, vă permite să determinați natura așteptată a defectelor și gradul de dezvoltare a acestora.Starea transformatorului este evaluată prin concentraţiile de gaze dizolvate în ulei şi viteza de creştere a acestora, comparându-le cu valorile limită. Pentru transformatoarele cu o tensiune de 100 kV și mai mult, o astfel de analiză trebuie efectuată cel puțin o dată la șase luni.

Metodele cromatografice de analiză fac posibilă evaluarea gradului de deteriorare a izolatorilor, supraîncălzirea părților purtătoare de curent și prezența descărcărilor electrice în ulei. Pe baza amplorii defectării preconizate a izolației transformatorului, pe baza datelor obținute în urma unei serii de analize, este posibilă evaluarea necesității scoaterii din funcțiune a transformatorului și punerii lui în reparație. Cu cât defectele în curs de dezvoltare sunt identificate mai devreme, cu atât riscul de deteriorare accidentală este mai mic și volumul lucrărilor de reparație va fi mai mic.